北航研究性實驗報告全息照相與全息干涉法實驗的誤差分析與改進方法-文庫吧
2025-06-11 12:31 本頁面
【正文】 ，為入射角。由相關(guān)理論可知，灰度呈正弦分布的光柵結(jié)構(gòu)，其衍射級只能取。所以，讓與參考光r完全相同的再現(xiàn)光照射到全息圖上，就會在原物處看到與其等大的三維像，實現(xiàn)全息像的再現(xiàn)。（2） 反射式全息照相反射式全息照相利用相干光記錄全息圖，但可以用“白光”照明得到再現(xiàn)像。因為眼睛可以在室內(nèi)可見光環(huán)境中方便地看到原物的虛像，本實驗中采用此方法制作全息像,也是用該方法進行二次曝光法測量相關(guān)數(shù)據(jù)。物光與參考光從底片的正反兩面分別引入并在底片介質(zhì)中形成駐波，在平板乳膠面中形成平行于乳膠面的多層干涉面，由于物光與參考光之間的夾角接近于，故兩相鄰干涉面間的距離近似為：(4)，會在厚度約為25微米的光致聚合物底板上形成約6080層干涉面（布拉格面），因而全息圖是一個具有三維結(jié)構(gòu)的衍射物體，再現(xiàn)光在這三維物體上的衍射極大值必須滿足下列條件：（1） 光從衍射面上反射時，反射角等于入射角；（2） 相鄰兩干涉層之間的反射光光程差必須是，如圖3，即有布拉格條件：（5）式中是感光板的折射率。圖 32. 兩次曝光法測定金屬的彈性模量：兩次曝光法干涉圖要求在同一記錄介質(zhì)上制作兩個全息圖，它將物體在兩次曝光之間的形狀改變永久地記錄下來。材料力學(xué)相關(guān)理論可知，懸臂梁自由端受到集中載荷作用時，梁的中心線（x軸）上各點，沿x方向和z方向的變形略去不計，沿著y方向位移量按照撓度變形分布理論為： （6）式中L為梁的長度，E為材料的彈性模量，為橫截面的慣性矩，x為待測點位置坐標。按照圖4所示的光路圖（L為擴束鏡，MM2為平面鏡，H為干板，P為鋁板，G為加力裝置）組裝實驗儀器。懸臂梁未受力時作第一次曝光，則記錄下了懸臂梁處于原始狀態(tài)時的的全息圖。第二次曝光記錄下加力后懸臂梁的全息圖。再現(xiàn)時，同時復(fù)現(xiàn)懸臂梁兩個狀態(tài)下的物光波前，這兩個波前發(fā)生干涉，得到一簇等光程差的干涉條紋。如圖5。由圖5知，梁上某點A，變形后到達點，位移方向垂直于梁表面，位移量為，兩點發(fā)出的光波之間的光程差為：（7）圖 4圖 5根據(jù)干涉原理，明紋與暗紋處的位移量分別為：（明紋）（8）（暗紋）（9）將式（8）與式（6）聯(lián)立，變形可得彈性模量的表達式：（10）式中,b為梁的寬度，h為梁的厚度，所以：明紋處：（11）暗紋處：（12） 本實驗中與近似為零，因此只需要測出b、h、以及某一明紋（或暗紋）沿著梁軸向的位置坐標x，就可以測出彈性模量E。三、 實驗儀器氦氖激光器及電源一套、分束鏡一塊、平面鏡3面、被攝物一個、砝碼加載器及待測鋁板、載物臺、底板架1個、擴束鏡2塊、透鏡1塊，白屏1塊，純凈水以及質(zhì)量分數(shù)分別為40%，60%，80%，100%的異丙醇溶液若干，竹夾一個，RSP—1型紅敏光聚合物全息干板。注意事項：1． 全息干板必須夾牢固，最好不要有自由端。特別是全息干板面積比較大時，需要固定自由端以避免震振動；當面積較小時，可以只夾住一端。2． 全息干板必須夾牢固后，應(yīng)該等待幾分鐘再拍攝相片，以釋放干板的夾持應(yīng)力，提高再現(xiàn)像的質(zhì)量；3． 拍攝光路上的光學(xué)元件必須用磁性表座固定，不用的儀器不要放在全息臺上；4． 盡量避免在較大噪聲的環(huán)境中曝光；5． 曝光時間內(nèi)，不要在室內(nèi)走動或者敲擊全息臺，以免振動影響干涉條紋的質(zhì)量；四、 實驗步驟 全息照片的拍攝和全息像的再現(xiàn)（1）反射式全息照相按照6所示光路組裝反射全息記錄光路，OH之間的距離控制在1cm以內(nèi)，盡量使物體平面平行于H。光路調(diào)整好后，遮擋激光安防感光板，H的乳膠面應(yīng)當正對物體，隨后去除遮擋，曝光10—20秒。圖 6（2）沖洗底板a) 將曝光后的感光板用竹夾夾住，放在純凈水中浸泡10s后取出，濾盡水。b) 將感光板依次放入質(zhì)量分數(shù)為40%，60%，80%的異丙醇溶液中各脫水10—15s后取出，每次進入相鄰溶液后，都需
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